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【专家眺望】细分领域给了国产工业机器人逆袭的机会
作者：王京生, 樊建平主编 ; 杨柳著 来源：《粤港澳大湾区战略性新兴产业研究. 机器人卷》 责任编辑：Forever 2022-12-09 人已围观
曾有一位学院派的专家，对国产工业机器人的发展现状表现出强烈的失望和担忧，认为国产机器人应该在核心元器件上有所突破，才能把国产工业机器人做强。
在国内喷涂自动化行业摸爬滚打 20 多年的陈大立却不以为然。他说 ：“国外品牌经过几十年的技术沉淀，确实有过人之处，但我们也要看到他们的短板，瑞士的 ABB（由阿西亚公司和布朗勃法瑞公司合并而成，是电力和自动化技术领域的领导厂商）、德国的库卡、日本的发那科和安川电机并称为工业机器人‘四大家族’，他们最早是从将机器人应用于汽车工业开始的，在其他工业领域他们也是沿用汽车工业的机器人产品，那么就会有不适合其他行业具体需求的地方，我们国内的 3C 产品、家具、手机等生产制造需要精密喷涂技术，这就是泰达机器人应该重点发力的地方。
因此，我认为细分领域给了国产工业机器人逆袭的机会，只有关注细分领域的技术创新，才能让国产工业机器人实现‘弯道超车’。”
得到客户认可深感自豪
首先要充分理解细分领域对喷涂机器人的真实需求，然后竭尽全力去满足它，实现自有技术的创新突破和技术积累。陈大立深谙此道，也凭借专业的服务精神得到客户的高度认可。
2016 年 3 月 24 日，由深圳市机器人协会举办的首场“3C 行业‘机器换人’公益助推活动”成果示范展示大会在深圳隆重举行，泰达机器人重点展示了手机背壳机器人喷涂案例。泰达机器人将其自主研发的“机器人闭环流量控制技术”运用于深圳市德威精密模具有限公司的手机背壳自动化喷涂线，用 6 台机器人加上 12 支喷枪，能非常精准地控制流体喷涂量，确保产品表面涂层膜厚度均匀，很好地减少浪费，大幅提高良品率，一条机器人流水线一个小时能够喷涂 10200 个手机背壳。
▲陈大立在“3C 行业‘机器换人’公益助推活动”成果示范展示大会上发言
“采用手机背壳机器人喷涂解决方案后，不仅让我们的涂料利用率提高了 30%，VOC（挥发性有机化合物）减排40%，手机良品率更是提升至95%，并且在一年半时间内收回了所有的投入。”深圳市德威精密模具有限公司相关负责人介绍说。
▲三角机器人在线追踪
台湾上市企业在大陆设立的东莞广泽汽车饰件有限公司（下文简称“广泽”）是一家专业从事汽车水转印零部件生产的企业。2016 年，广泽提出需要上马一条水转印自动化生产线。这是广泽首次尝试无人化生产。泰达机器人在这一自动化改造项目的招标中胜出。为了打造最好的水转印自动化生产线，泰达机器人的工程师与客户的自动化工程师进行联合设计。
陈大立说：“这个项目集成化、自动化程度很高。要使 15 台机器人联动，每个机器人有不同的工艺要求，需要对被喷涂物件进行自动判别，机器人直线追踪比较多，而三角机器人的追踪对高度、角度、速度都有很高的要求。使用自动化生产线之前，两班制需要 80 ～ 100 人，使用自动化生产线之后所需员工不到 20 人，全过程自动化生产线，完全满足柔性化、自动化生产线的需求。这个项目的成功实施，证明了泰达机器人过硬的技术实力。广泽在墨哥、武汉等地工厂的自动化改造项目都陆续交给泰达机器人来承担。得到客户的认可，这令我感到非常自豪。”
智能数字化喷涂系统小试牛刀
没有金刚钻，不揽瓷器活。泰达机器人在喷涂领域的精益求精，让它站上一个又一个技术巅峰。
2018 年 10 月，泰达机器人自主研发的智能数字化喷涂系统被美国一家汽车零部件制造商相中，美国的这家汽车零部件制造商将这套喷涂系统应用到该公司在美国和印度的生产车间。
▲智能数字化喷涂系统
陈大立介绍，数字化喷涂生产线基于 ARM Cortex-M（针对成本敏感的应用程序进行优化的深层嵌入式处理器）系列处理器，支持远程运维和数据监控，支持阿里云平台和 MQTT（一个基于客户端—服务器的消息发布 / 订阅传输协议）通信的基础上，采用双行程容积式精密计量和配比混合系统及泰达自有的 HMI（人机接口）控制和喷涂管理平台而建立。整个喷涂生产线包括底漆、色漆、珍珠漆和清漆四个喷涂工位。整个数字化喷涂系统由 7 台机器人、7 台泰达流体柜、60 个涂料供应传感器和 1 台泰达工控机组成。整套喷涂系统集成程度高、占地小、智能化程度高，允许柔性生产，利用 60 个涂料供应传感器将调漆间的各种涂料供给状况实时反馈给流体控制系统和机器人，极大地降低废品生成率。
采用精密的雾化技术，喷嘴尺寸 0.3 ～ 6.3 毫米可选，适用范围广，无死角设计且标配适配器，雾化技术世界领先，雾化离子≤ 3 微米，具有优异的雾化效果和超高的传递效率，实现均匀的涂料分布，出色的涂层质量膜厚控制达到 ±1 微米，低溶剂消耗，降低 VOC，适用于多种涂料。喷涂生产线由泰达工控机接收生产线指令，工控机将指令分解发给 7个泰达流体柜，由流体柜控制机器人执行喷涂动作并实施喷涂、清洗、换色和报警等工艺流程。所有与喷涂相关的信息可以由工控机通过总线反馈给能量管理系统。
陈大立微笑地介绍说：“整个系统公司自主研发产品，比重近 70%，通过对 TCA 100/500 软件控制平台和核心流体技术、雾化技术的集成应用，研发了全新的机型，实现数字化喷涂，已成为出口国当地最成熟、先进的喷涂产线，引起同行高度重视。2019 年第一季度，该项目给泰达机器人新增 2000 万元人民币复制订单。”
喷涂细分行业蕴藏巨大机会
在汽车生产间里，一排排整齐划一、穿戴整齐的机械手臂快速而精准地给汽车外壳喷涂着色，如今，这样的场景已经变得十分常见，而且针对汽车行业量身定做的喷涂机器人已经有了更多的“变种”，它们纷纷在 3C
产品、家具产品、航空航天、海事装备等生产线上发挥着更大威力。
对于泰达机器人的未来发展，陈大立充满了信心，他说 ：“涂料消费市场巨大，当前我们的应用领域仅集中于车用涂料内的汽车内饰件涂料，整体占比不足 2%，未来开拓领域巨大。”
来自前瞻产业研究院的数据显示，从喷枪市场数据来看，2013 至2017 年，随着建筑装修、车辆喷涂、金属喷涂、塑料喷涂、木制品喷涂、工业喷涂、纳米材料喷涂、艺术喷涂等领域的发展，我国喷枪需求量不断扩大，增速保持在 8% 左右。2017 年，我国喷枪需求量为 1590 万个。预计 2018 至 2023 年我国喷枪需求量还将不断扩大，但增速会有所下降。
2017 年，我国涂料工业总产量达 2036.4 万吨，同比增长 12.38%。我国涂料产品已经占全球 30% 以上的产量份额，中国也连续 9 年成为世界涂料第一产销国。从细分领域占比来看，2017 年我国工业涂料总产量达 1295.4 万吨，占全国涂料总产量的 63.61%，其中汽车涂料占比 9.97%。2 过去几年，建筑涂料率先初步完成了水性对溶剂型的替代，但其汽车漆、木器漆和工业漆等领域的占比都还比较低。
“你看看上面这个饼状图，建筑涂料占 36%，防腐涂料占 30%, 木器涂料占 8%，这都是我们未来瞄准的方向，我们要针对不同细分领域开发专用的机器人，比如，爬壁喷涂机器人可以应用于对轮船防腐涂料的喷涂中，轮式机器人可以用于喷涂建筑和家具，我们会逐步针对不同行业应用启动预研项目。随着喷涂工艺的不断升级，要求不断变高，我们对喷涂机器人的改造也时刻进行着。相信随着今后科技的不断发展，现代喷涂工艺还将产生质的飞跃。”陈大立也希望能像朱兴明那样建立起一套泰达机器人自己的“行长”制度，在各个细分领域有更出色的表现。
当前，以汽车、航空航天、家具家电等为主导的领域，喷涂机器人市场发展较为强劲，但其市场潜力还未全部释放。未来，随着已有领域的潜力挖掘逐渐深化，再加上向更多应用领域不断延伸，我国喷涂机器人市场还将迎来进一步发展。
用自主品牌产品全面替代进口
在细分领域要表现出足够的专业性并独占鳌头，这就要求泰达机器人不仅仅参与跟国内同行的角逐，还要面对包括 ABB、杜尔、发那科、安川等在内的国外老牌竞争者。众所周知，日本企业在材料技术上非常领先，他们常常掌握了一些新涂料的配方，还垄断了生产工艺和喷涂设备。这样的事情在高端手机制造领域就发生过。
苹果手机屏幕经过玻璃镀膜处理变得更加耐摔，原因是采用了日本企业研发的 OC 涂层技术，不仅可以保证在 400 摄氏度高温下玻璃不会碎裂，而且能加强玻璃的强度。这个新型涂料的配方、生产工艺、喷涂机台都由日本企业独家掌握着，国内涂料商 2017 年底曾询问过泰达机器人是否有这种涂料，是否有相应的生产工艺，那时候泰达机器人并没有掌握这项技术。陈大立了解到日本品牌的喷涂机台一台就要 600 多万元人民币。
2018 年第三季度，泰达机器人瑞典研发中心与深圳研发中心两地高度协同，按照工艺应用需求进行自主产品研发。瑞典研发中心开发了一支微雾化喷枪，该喷枪在每分钟流量低于 1 毫升下应用亦能达到高精密雾化要求，达到了行业最高的技术标准。深圳研发中心的同事加班加点，利用泰达数字化软件平台开发了全新的微计量技术，能够无脉动不断流高精度稳定输出，精准控制涂料流量，消除了喷枪个体间流量差异，使得涂膜控制更加精准，操作更加简单，工艺再现性高。样机试制完成后经过测试，各项性能指标均达到或优于国外进口设备的技术指标，一举突破了制约国内客户发展的技术封锁。
“我们自主研发出核心喷涂装备，掌握了喷涂工艺，技术路线与日本人的完全不一样，但效果却更为理想，喷涂设备价格比日本产品至少便宜40%, 这 对 国 产 品牌手机制造商是好消 息。” 陈 大 立 不无自豪地说。泰达机器人的宗旨就是聚焦流体、雾化技术，提供智能数字化解决方案。陈大立向来访者展示泰达机器人用自主研发技术进行全面替代进口的计划 ：60 多款自主创新产品，拥有高精度，可以大大降低材料损耗 ；拥有先进平台技术，可个性化定制 ；关注市场反应，紧跟新能源发展 ；成本优势明显，较同类进口设备节约 30% ～ 40%。
而今迈步从头越
“雄关漫道真如铁，而今迈步从头越。”
深圳市 2014 年 11 月出台的《深圳市机器人、可穿戴设备和智能装备产业发展规划（2014—2020）》中，机器人、可穿戴设备和智能装备产业被列为深圳的第五大未来产业。采用机器人技术和打磨抛光工艺的成套设备属于机器人、智能装备产业的范畴。“智能制造”在神州大地上正如火如荼地推进，泰达机器人也将在这个技术升级大潮中扮演更重要的角色。
2018 年，泰达机器人一共有 100 多名员工，销售收入达到 1 亿多元人民币，人均产值 100 多万元人民币。陈大立果断地说 ：“国外机器人企业，一般人均产值是 300 万元人民币到 500 万元人民币，我们还有很大差距，需要继续努力追赶。”
新的方向在哪里呢？泰达机器人与中国科学院、中车集团合作，正在研发面向轨道交通的机器人高效打磨、绿色喷漆、激光除漆的技术，这是一个崭新的领域，也有巨大的市场需求。中国高速动车组屡次刷新世界铁路的运营速度纪录，已经成为中国制造的重要标志。目前，在国内，车体高标准制造所需要的车身打磨和抛光主要还是靠人工完成，存在劳动强度大、生产效率低和表面质量不稳定等问题。
陈大立介绍：“在整个生产过程中，由于打磨机的角度不能自动调整，降低了工件表面光洁度；车身尺寸较大，限制了人工的工作范围，不能形成稳定的工艺流程；人工打磨还对人员素质提出了较高的要求，不适应动车组多种、多规格的生产需求。而采用机器人打磨抛光时，可以控制打磨盘的角度和力度，使之在工作过程中与车身表面保持正确的角度和恒定的力矩，容易实现路径轨迹灵活、加工柔性大、操作简单和空间利用率高等优点。因此，我们可以研发一种针对动车组车身的多自由度智能型打磨抛光机器人，高效率地打磨车身腻子，从而解放生产力，降低人工成本，提高中国高速动车组制造的性价比，提升中国制造的市场竞争力。”
随着 5G 技术的日渐成熟，工业机器人产业将打开新的机会窗口，未来的工业机器人必须是智能的，具有感知、学习、执行等功能。泰达机器人准备如何抓住这个新的机会呢？
拥有丰富产业经验的陈大立对此有自己独到的见解：“‘阿尔法狗’之所以能战胜人类的世界冠军，是因为背后有自己的棋谱，经过超级计算和深度学习实现了人工智能的胜出，那么工业机器人背后的‘棋谱’就是针对每个细分行业的‘核心工艺数据库’，基于‘核心工艺数据库’实现人工智能的自我学习，从而赋予工业机器人更强大的功能，这就是未来工业机器人发展的方向。”
“我对泰达机器人的未来很有信心。就眼下来看，喷涂机器人行业发展的广泛化、细分化、标准化、智能化趋势正在不断显现。在横向发展上正在从汽车主要市场向一般工业市场进行延伸；在纵向发展上正在根据工艺和材料分别向更为细分化的市场发展。不论是创新材料的应用，还是传统产业的改造升级，泰达机器人都有很多机会。比如，把膜厚技术控制在微米级以下级别，提供更好的玻璃表面处理的解决方案，应用前景会非常大。
如今，我们企业的‘肌体强健’，团队已经定下未来 5 到 10 年的发展计划，我们正团结一心奔向这个共同的目标。”陈大立展望着企业的美好未来，“短期来看，到 2021 年，泰达机器人要成为我国工业领域智能数字化喷及
涂胶技术的领跑者，中期目标是到 2026 年成为我国工业及民用领域智能数字化喷涂及涂胶技术的领跑者，长期目标是 10 年内要成为全球工业及民用领域智能数字化喷涂及涂胶技术的领跑者。”
陈大立的描述让笔者脑海里浮现出了这样的一幕幕：喷涂机器人代替工人在给建筑物刷墙壁，给万吨巨轮喷涂防腐油漆，给各种电子产品和家具产品喷涂五颜六色的涂料……美好的蓝图正徐徐展开，泰达人迈着坚实的步伐，向着既定目标勇敢前行。
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